Vardagens laserblixtar och verklighetens attosekundfysik

Begreppet “hemmabygge” kan verka som en otippad beskrivning av ett högteknologiskt laserlaboratorium som huserar en Nobelprisbelönad forskare. Ändå väljer Per Eng-Johnsson det ordet för att beskriva vissa aspekter av de lasersystem som används av 25 forskare och doktorander vid Lunds universitet för att ta sig an attosekundpulsernas värld.

– Våra bästa lasersystem har vi delvis byggt och utvecklat själva. Historiskt har forskare inom attosekundfysik till viss del även varit maskininnovatörer. I stor utsträckning har vi själva utvecklat delar av de lasersystem som behövts och över tid anpassat dem efter behov och önskemål. Anledningen till det är enkel: det har inte funnits några kommersiella möjligheter att köpa den här typen av forskningsutrustning. Det är först nu, de senaste åren, som kommersiell utrustning har börjat komma ikapp forskningen, säger Per Eng-Johnsson.

I takt med att utrustningen utvecklats i forskningslaboratorierna har den också delvis kunnat kommersialiseras.

– Tack vare det kan forskningen gå från att lägga mycket fokus på att utveckla själva lasern till att istället använda den i experiment.

Nytt system – mitt i Nobelyran

Som av en händelse är det nu, mitt i Nobelyran, som universitetets nyaste och mest avancerade lasersystem för forskning med attosekundpulser snart ska invigas. Systemet, som förväntas användas i årtionden framåt, testkörs just nu. Det ersätter den omskrivna, men nyligen nedmonterade, terawattlasern som i början på 1990-talet lockade Anne L'Huillier till Lund.

– Emellanåt kommer tillfällen då den kommersiella teknologin hinner ikapp forskningen. Det är precis där vi befinner oss nu. Den laser som köptes 1992 var ledande och unik på sin tid. Nu har vi fått en av vår tids främsta terawattlaser på plats. Det är ett paradigmskifte, säger Per Eng-Johnsson.

I Sverige finns tre anläggningar för högeffektlasersystem. Lunds universitets är den största av dem. Forskare från hela världen kommer via olika nätverk till Fysicum för att använda utrustningen.

– Detta är inget en enskild forskargrupp kan ägna sig åt på egen hand. Det kräver en enorm grundläggande infrastruktur, välfungerande tekniskt stöd och ett stort omkringliggande nätverk av olika samarbeten.

Per Eng-Johnssons egna forskningsfokus är särskilt intensiva attosekundpulser. Just nu leder han ett samarbete mellan tre forskargrupper som 2019 fick 25 miljoner kronor för ett projekt om hur två olika tekniker för attosekundpulser kan kombineras. I dagsläget använder forskarna vid LTH båda teknikerna, men inte samtidigt.

Dörren på glänt till tillämpningar som ...

I takt med att teknikerna för forskningen mognar och förfinas sker också en viss förskjutning mot tillämpningar som kan användas ute i samhället. Även om det är något som ligger i framtiden, har det redan nu gläntats på flera dörrar till möjligheter och fält där kunskapen kan få stor betydelse.

– Vårt huvudfokus är att bedriva grundforskning kring ämnet genom experiment som hjälper oss att förstå materians egenskaper. När jag pratar om potentiella tillämpningar i närtid tänker jag närmast på teoretisk kunskap som kan ligga till grund för olika mätmetoder. Dessa metoder kan i sin tur fungera som redskap för exempelvis materialutveckling för solceller och halvledare.

Verklighetens attosekundfysik – se forskningen steg för steg

Nedjma Ouahioune och Ann-Kathrin Raab, som båda är forskarstuderande, demonstrerar hur anläggningens minsta lasersystem fungerar. Foto: Charlotte Carlberg Bärg